Point de saturation du transformateur de courant

Dans des circonstances normales, le flux magnétique du noyau dans le transformateur de courant est dans un état insaturé. À ce stade, l'impédance de charge et le courant d'excitation sont faibles, mais la valeur de l'impédance d'excitation est grande et les potentiels magnétiques de l'enroulement primaire et de l'enroulement secondaire sont en équilibre. Cependant, si la densité de flux magnétique du noyau du transformateur augmente et atteint la saturation, Zm diminuera rapidement à mesure que la saturation augmente, et la relation proportionnelle linéaire entre les différents courants d'excitation sera rompue. Les facteurs qui amènent le transformateur de courant à atteindre la saturation comprennent principalement : un courant excessif ; charge excessive. Lorsque la charge connectée au transformateur de courant est trop importante, la tension secondaire augmente, provoquant une augmentation de la densité de flux magnétique du noyau de fer et une saturation.
Lorsque le transformateur de courant atteint la saturation, les caractéristiques sont les suivantes : le courant secondaire diminue et la forme d'onde du courant présente une distorsion importante des composants harmoniques d'ordre élevé ; la résistance interne diminue, voire proche de zéro ; si un défaut se produit, la forme d'onde du courant est proche de zéro, le transformateur de courant provoquera un transfert de relation linéaire ; au moment du défaut, le transformateur commencera à atteindre la saturation après un délai d'environ 5 secondes. Dans des circonstances normales, il est strictement interdit d'ouvrir le circuit secondaire du transformateur de courant. Parce que pendant le fonctionnement du transformateur de courant, une fois le circuit ouvert secondaire se produit, le courant primaire sera converti en courant d'excitation, provoquant une augmentation de la densité de flux magnétique du noyau de fer, entraînant une saturation rapide du transformateur de courant. Le flux magnétique de saturation produira une tension plus élevée, ce qui causera des dommages plus importants aux installations d'isolation des enroulements primaires et secondaires et constituera facilement une menace pour la sécurité des personnes.
1. Impact de la protection du transformateur et contre-mesures
Généralement, les transformateurs ont une petite capacité et une grande fiabilité et sont principalement installés sur des jeux de barres de 10 kV et 35 kV. Le courant de court-circuit haute tension est le même que le courant de court-circuit du système, tandis que le courant de court-circuit du côté basse tension est relativement important. Si la protection du transformateur n’est pas en place, cela affectera sérieusement le fonctionnement sûr du transformateur ou de l’ensemble du système. Les transformateurs traditionnels sont dotés de dispositifs de protection par fusible, qui présentent les avantages de sécurité et de fiabilité. Cependant, avec l'amélioration des exigences d'automatisation des systèmes et l'augmentation de la capacité de court-circuit, les méthodes traditionnelles ne peuvent plus répondre aux besoins. Pour certaines sous-stations nouvellement construites ou rénovées, elles sont souvent équipées d'armoires de commande de transformateurs, et les dispositifs de protection du système sont similaires à ceux des lignes 10kV. Cependant, l’inconvénient est que le problème de saturation des transformateurs de courant est souvent ignoré. Dans le même temps, en raison de la petite capacité et du courant primaire du transformateur, un transformateur commun est utilisé. Afin de garantir la précision des mesures, le rapport de transformation du transformateur de courant sera réduit. Une fois le transformateur défaillant, cela provoquera la saturation du transformateur de courant et la vitesse du courant secondaire diminuera, provoquant le refus de la protection du transformateur de fonctionner. Si un défaut se produit du côté haute tension du transformateur, le courant de court-circuit qui en résulte coupe automatiquement l'action de protection de secours. Si un défaut se produit du côté basse tension, le courant de court-circuit généré ne peut pas atteindre la valeur de démarrage de la protection de secours, ce qui rendra le défaut irréparable, et même provoquera la grille du transformateur, ce qui affectera sérieusement le fonctionnement sûr du système.
Pour résoudre le problème de protection du transformateur, nous devons commencer par une configuration raisonnable du transformateur. Lors de la sélection du transformateur de courant, il faut prendre en compte le problème de saturation provoqué par la panne du transformateur. Les transformateurs de courant ayant des fonctions différentes doivent être distingués les uns des autres. Par exemple, le transformateur de mesure doit être réglé du côté basse tension du transformateur pour garantir les exigences de précision de mesure ; le transformateur de protection est généralement placé du côté haute tension du transformateur pour assurer les travaux de conservation.
2. Influence de la protection actuelle et contre-mesures
Une fois le transformateur de courant saturé, cela entraînera une réduction du courant équivalent secondaire, provoquant le refus de fonctionner de la protection. Lorsqu'il est éloigné de l'alimentation électrique ou que le coefficient d'impédance est élevé, le courant de court-circuit à la sortie de ligne sera faible. Cependant, si l'échelle du système est étendue, le courant de court-circuit augmentera en conséquence, atteignant même des centaines de fois le courant primaire du transformateur, provoquant la saturation du transformateur dans le système qui fonctionnait normalement à l'origine. Dans le même temps, les défauts de courant de court-circuit sont des processus transitoires et il existe un grand nombre de composants de phase différents dans le courant, ce qui accélérera la saturation du transformateur de courant. Si un défaut de court-circuit se produit dans une ligne 10kV, la saturation du transformateur de courant réduira le courant côté secondaire, provoquant le refus de fonctionner du dispositif de protection. Couper l'interrupteur du côté basse tension du jeu de barres et du transformateur principal augmentera l'étendue du défaut et prolongera le temps, ce qui affectera la fiabilité de l'alimentation électrique.
Dans les cas graves, cela menacera le fonctionnement sûr de l'équipement.
Selon l'analyse ci-dessus, lorsque le transformateur de courant est saturé, le courant primaire se transforme en courant d'excitation. Dans le même temps, le courant secondaire est nul, le courant traversant le relais est également nul et le dispositif de protection de l'équipement refuse de fonctionner. Compte tenu des problèmes ci-dessus, l'impédance de charge du transformateur doit être réduite autant que possible pour éviter le partage des transformateurs de courant, tout en augmentant la section transversale et la longueur du câble ; le rapport de transformation du transformateur de courant ne doit pas être trop petit et il convient de prêter attention au problème de saturation provoqué par le court-circuit de la ligne.